Nuevos reguladores en la regeneración de apendices

Resumen:

La regeneración de apéndices (extremidades) es un complejo y fascinante proceso biológico presente en algunos vertebrados como anfibios urodelos y peces teleósteos. En la actualidad se busca identificar nuevas moléculas que controlen la formación y funcionamiento del blastema de regeneración, una masa mesenquimal proliferativa que emerge poco después de la amputación de la aleta o extremidad y sirve como tejido progenitor para volver a formar las estructuras perdidas. Dos estudios publicados recientemente han revelado nuevos reguladores moleculares de la proliferación del blastema. Después de la amputación de una extremidad en el tritón, la vaina de mielina del nervio libera “nAG”, un mitógeno que facilita la regeneración. En la regeneración de la cola amputada del pez cebra es optimizada a través de la disminución del microRNA “miR-133”, un mecanismo que requiere la señalización Fgf. Estos descubrimientos establecen vías de investigación que pueden afectar la capacidad regenerativa de los tejidos mamíferos.

Regeneración de los miembros y el nervio de tritones dependientes de nAG. (a) Triton adulto regenera fielmente sus extremidades y la cola. (b) Prod1 es un receptor de superficie celular que se une a la proteína de gradiente anterior (nAG) del tritón y es expresada en un gradiente proximodistal en las extremidades tritón (arriba = manchas de anticuerpos para Prod1; abajo = gradiente de expresión Prod1 a lo largo de la vaina del nervio) . (c) (Arriba) procedimiento experimental para la electroporación de nAG en patas delanteras amputadas. (Abajo) Introducción de ADN complementario de nAG en condiciones de denervación del tejido y el patrón de proximodistal aproximado. (*, el sitio de la introducción del plásmido.)

Fuente:

• 
  
  Yin VP, Poss KD. New regulators of vertebrate appendage regeneration. Curr Opin Genet Dev. 2008 Aug;18(4):381-6. Epub 2008 Aug 11. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2574633/?tool=pubmed
  Abstract: Appendage regeneration is a complex and fascinating biological process exhibited in vertebrates by urodele amphibians and teleost fish. A current focus in the field is to identify new molecules that control formation and function of the regeneration blastema, a mass of proliferative mesenchyme that emerges after limb or fin amputation and serves as progenitor tissue for lost structures. Two studies published recently have illuminated new molecular regulators of blastemal proliferation. After amputation of a newt limb, the nerve sheath releases nAG, a blastemal mitogen that facilitates regeneration. In amputated zebrafish fins, regeneration is optimized through depletion of the microRNA miR-133, a mechanism that requires Fgf signaling. These discoveries establish research avenues that may impact the regenerative capacity of mammalian tissues. 
  Kenneth D. Poss - Department of Cell Biology, Duke University Medical Center, Durham, NC 27710, USA.
  web: http://www.cellbio.duke.edu/Faculty/Research/Poss.html
  e-mail: k.poss@cellbio.duke.edu

Conceptos contemporáneos sobre la regeneración de extremidades - Cirugía de la mano.

Resumen:

Prácticas como la meditación y el yoga han sido consideradas como métodos para alcanzar estados de paz y relajación, pero la investigación reciente se ha centrado en el papel de estas prácticas en la reducción de mediadores endógenos de la tensión y la inflamación que de otro modo serían dañinos para nuestro cuerpo.

Además, estos factores relacionados al estrés desempeñan funciones importantes en la inflamación, actuando como barreras para la cicatrizacion de heridas y la regeneración tisular. Las fracturas, la denervación (pérdida de la inervación nerviosa en una determinada estructura), la ruptura del tendón y el ligamento, y la degradación del cartílago son morbilidades (efectos de una enfermedad) asociadas con la lesión y con frecuencia actúan como un obstáculo para la curación. Estudios en la regeneración de los dedos humanos han sido realizados, sin embargo, los cambios moleculares y su medio ambiente. Se ha estudiado la regeneración de los dedos humanos, sin embargo, los cambios moleculares subyacentes y los cambios en el medio ambiente aún no han sido completamente dilucidados. Muchas investigaciones se basan en la idea de que el desarrollo embrionario comparte en grandes similitudes en común con la regeneración de apéndices de organismos como la salamandra.

Este articulo de revisión abarcará las perspectivas históricas de la biología de regeneración y temas de actualidad en la regeneración de las extremidades, con especial interés en las extremidades superiores, incluyendo los puntos comunes entre el desarrollo embrionario humano y la regeneración de los anfibios, los factores de crecimiento y las vías que muestran una correlación con el desarrollo y la regeneración, recientementes descubiertos de las diferencias en la cicatrización de la herida fetal y adulto, y la investigación en curso y los conocimientos sobre la regeneración de tejidos humanos de las extremidades. Con un mayor entendimiento de los mecanismos y los mediadores implicados en la regeneración, la aplicación de prácticas cognitivo-conductual podrían ayudar a alcanzar los frutos de la regeneración.

Fuente:

• Wicker J, Kamler K. Current Concepts in Limb Regeneration - A Hand Surgeon's Perspective. Ann N Y Acad Sci. 2009 Aug;1172:95-109. Disponible en: http://www3.interscience.wiley.com/journal/122580582/abstract?CRETRY=1&SRETRY=0
• Abstract: Cognitive-behavioral practices such as meditation and yoga have long been viewed as methods of reaching states of peace and relaxation, but recent research has focused on the role of these practices in reducing endogenous mediators of stress and inflammation that would otherwise be harmful to our bodies. Further, these stress-related factors play major roles in inflammation, acting as barriers to wound healing and tissue regeneration. Fractures, denervation, tendon and ligament rupture, and cartilage degradation are morbidities associated with injury and often act as an impediment for healing. Studies of human fingertip regeneration exist; however, the underlying molecular and environmental changes have yet to be completely elucidated. Studying the regenerative capabilities of lower organisms and fetal wound healing has allowed scientists to understand the mechanisms behind regeneration, coming closer to a human application. Much research relies on the idea that the developing embryo shares a great deal in common with regenerating appendages of organisms such as the salamander. This review will cover historical perspectives of regeneration biology and current topics in limb regeneration, with particular interest given to the upper extremity, including the commonalities between human embryological development and amphibian regeneration, growth factors and pathways that show correlation with development and regeneration, recently discovered differences in fetal and adult wound healing, and current research and knowledge regarding human extremity tissue regeneration. With a greater understanding of the mechanisms and mediators involved in regeneration, the application of cognitive-behavioral practices may assist in seeing the future goals of regeneration come to fruition. Keywords: cognitive-behavioral, regeneration, apical ectodermal ridge, extracellular matrix blastema, dedifferentiation, fetal wound healing, Msx
  
• Kenneth  Kamler -  North Shore-LIJHS, New Hyde Park, New York, USA: kenkamler@yahoo.com

Remodelación en la regeneración de las extremidades de anfibios: Un modelo para el estudio del control genético y epigenético de la regeneración de órganos

Resumen:

La regeneración de extremidades es un excelente modelo para la comprensión de la reconstrucción de órganos a lo largo los ejes Antero-posterior (AP), Dorso-ventral (DV) y Proximo-distal (PD). La re-expresión de genes implicados en la formación de patrón axial es esencial para la regeneración del miembro completo. La información de la posición celular del blastema en la extremidad ha sugerido ser un factor clave para la re-expresión de genes adecuados. Recientemente, se ha sugerido que mecanismos epigenéticos desempeñarían un papel esencial en el desarrollo y procesos de regeneración. En esta revisión, Yakushiji N, Yokoyama H y Tamura K, discuten cómo los mecanismos epigenéticos pueden intervenir en el mantenimiento de la información de posición y la regulación de la re-expresión de genes durante la regeneración de las extremidades.

Fuente:

• 
  
  Yakushiji N, Yokoyama H, Tamura K. Repatterning in amphibian limb regeneration: A model for study of genetic and epigenetic control of organ regeneration. Semin Cell Dev Biol. 2009 Jul;20(5):565-74. Epub 2008 Dec 25. Disponible en: http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6WX0-4V75YY9-1&_user=10&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=0b3a486a63cf310390c53b2951420130 
  

  • Abstract: Limb regeneration is an excellent model for understanding organ reconstruction along PD, AP and DV axes. Re-expression of genes involved in axial pattern formation is essential for complete limb regeneration. The cellular positional information in the limb blastema has been thought to be a key factor for appropriate gene re-expression. Recently, it has been suggested that epigenetic mechanisms have an essential role in development and regeneration processes. In this review, we discuss how epigenetic mechanisms may be involved in the maintenance of positional information and the regulation of gene re-expression during limb regeneration. Keywords: Axial pattern formation; Positional information; Epigenetic regulation; Organ regeneration.
  
  
  
• Koji Tamura - Departmento of "Developmental Biology and Neurosciences", Graduate School of Life Sciences, Tohoku University, Aobayama Aoba-ku, Sendai 980-8578, Japan : tam@biology.tohoku.ac.jp

Las células mantienen una memoria de su origen tisular durante la regeneación de extremidades.

Muchas de nuestras ideas sobre la memoria celular del destino y posición viene de estudios regenerativos en salamandras. Una noción popular es que las células del blastema se transdiferencian a diferentes destinos durante la regeneración de extremidades. En recientes capitulos del journal Nature, Elly M. Tanaka (Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics; Center for Regenerative Therapies, University of Technology Dresden) y sus colaboradores cambiaron esta noción. Usando transplantes experimentales en ajolote con expresión de GFP (proteína verde fluorescente), ellos mostraron in vivo cuales células del blastema recordaban su destino y su posición de origen.

ANTECEDENTES: Durante la regeneración de extremidades, el tejido adulto se convierte en una zona de progenitoras indiferenciadas llamada Blastema que reforma los diversos tejidos de la extermidad perdida. Experimentos previos han aceptado ampliamente que los tejidos de las extremidades se desdiferencian para formar células pluripotentes.

METODOLOGIA: Esta interrogante fue reexaminada usando un transgen integrado GFP (proteina verde brillante) para rastrear los principales tejidos durante la regeneración de la extremidad perdida en la salamandra Ambystoma mexicanum (ajolote).

RESULTADOS: Sorprendentemente, hallaron que cada tipo de tejido produce células progenitoras con potencial restringido. Por eso, el blastema es una colección heterogénea de células progenitoras restringidas. En base a estos hallazgos, además se demostró que la identidad posicional es una propiedad específica de cada tipo de célula del blastema, en donde las células del blastema derivadas del cartílago mantienen su identidad posicional pero las que derivan de las células de Schwann no lo hacen. Los resultados mostraron que el complejo fenómeno de la regeneración de extremidades puede ser llevado a cabo sin una completa desdiferenciació al estado pluripotencial, una conclusión con importantes implecaciones para la medicina regenerativa.

Fuentes:

• Johnson SL. Memory of fate and position, colorized. Dev Cell. 2009 Jul;17(1):5-6.
• Se resuelve uno de los misterios de la regeneración de miembros. Disponible en: http://ltal.spaces.live.com/blog/cns!29E4011E7CD677DD!1114.entry
• Kragl M, Knapp D, Nacu E, Khattak S, Maden M, Epperlein HH, Tanaka EM. Cells keep a memory of their tissue origin during axolotl limb regeneration. Nature. 2009 Jul 2;460(7251):60-5. Disponible en: http://www.nature.com/nature/journal/v460/n7251/abs/nature08152.html
  
• Astract: During limb regeneration adult tissue is converted into a zone of undifferentiated progenitors called the blastema that reforms the diverse tissues of the limb. Previous experiments have led to wide acceptance that limb tissues dedifferentiate to form pluripotent cells. Here we have reexamined this question using an integrated GFP transgene to track the major limb tissues during limb regeneration in the salamander Ambystoma mexicanum (the axolotl). Surprisingly, we find that each tissue produces progenitor cells with restricted potential. Therefore, the blastema is a heterogeneous collection of restricted progenitor cells. On the basis of these findings, we further demonstrate that positional identity is a cell-type-specific property of blastema cells, in which cartilage-derived blastema cells harbour positional identity but Schwann-derived cells do not. Our results show that the complex phenomenon of limb regeneration can be achieved without complete dedifferentiation to a pluripotent state, a conclusion with important implications for regenerative medicine.
  
• Elly M. Tanaka (Center for Regenerative Therapies, University of Technology Dresden): http://www.crt-dresden.de/index.php?id=46
  elly.tanaka@crt-dresden.de